摘要: 聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有高的机械强度、化学稳定性等优点而被公认为是性能优良的膜材料之一，已广泛应用于超滤、微滤等分离膜。然而PVDF偏疏水性，导致其成膜后易受污染，且频繁的清洗过程不仅带来清洗废液对环境的污染问题，也会降低膜的寿命。鉴... 展开 聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有高的机械强度、化学稳定性等优点而被公认为是性能优良的膜材料之一，已广泛应用于超滤、微滤等分离膜。然而PVDF偏疏水性，导致其成膜后易受污染，且频繁的清洗过程不仅带来清洗废液对环境的污染问题，也会降低膜的寿命。鉴于此，本文从改善PVDF膜的亲水性及实现温和清洗恢复膜性能出发，利用表面接枝技术，首先合成了凹凸棒石-g-聚氮异丙基丙烯酰胺(PGS-g-PNIPAAM)这一具有温度敏感性的无机-有机复合材料，然后将其掺杂到PVDF基质中，制备具有温敏性的混合基质超滤膜，深入研究其亲水性、抗污染性以及易清洗性。研究工作主要分以下三部分。 凹凸棒石表面聚N-异丙基丙烯酰胺接枝修饰。首先用硅烷偶联剂对凹凸棒石进行改性，引入碳碳双键，再利用自由基聚合接枝法在凹凸棒石表面接枝聚N-异丙基丙烯酰胺。考察了引发剂与单体量对接枝率的影响，通过红外(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、冷场发射扫描电镜(SEM)、热重(TG)、示差扫描量热分析(DSC)等表征确定了PNIPAAM成功接枝到了凹凸棒石上且具有温敏性，随单体量的增加，其接枝率逐渐达到饱和。通过牛血清白蛋白(BSA)静态吸附实验表明了改性凹凸棒石对BSA几乎无吸附作用。 PVDF/PGS-g-PNIPAAM混合基质超滤膜制备。将PGS-g-PNIPAAM掺杂到PVDF基质中，系统考察了改性剂接枝率、改性剂添加量以及凝固浴温度对膜结构及性能的影响。结果表明膜的温敏性随接枝率的增大先增强后降低，当接枝率为21.33％时改性剂给膜带来的温度响应能力最强;随改性剂量的增加，膜指状孔长越来越短，热稳定性逐渐增强，纯水通量逐渐变大，膜的静态接触角(20℃)逐渐降低，当改性剂添加量为7 wt.％时，20℃下膜纯水通量达到了246 L·m-2·h-1，约是纯膜的两倍，相应的接触角也比纯膜低了约30°，表明改性后的膜亲水性与渗透性得到了很大提高;改性剂的加入提高了膜的机械强度，当添加量为4 wt.％时对应的拉伸强度最大，添加量为1 wt.％时对应的伸长率最大;膜在不同温度下的纯水通量、接触角、截留率证明了所制备出的膜具有温敏性;凝固浴温度会影响PNIPAAM分子链的迁移，具有表面偏析现象，低温下制备出的膜孔周围及膜表面含有的PNIPAAM含量较多，亲水性与渗透性能更强，温敏性能更优越，膜结构也最为优越。 PVDF/PGS-g-PNIPAAM膜的抗污染易清洗性能。随着改性剂量的增加，膜在25℃下的BSA静态吸附量逐渐降低，最小吸附量仅为96μg/cm2，而纯膜却高达365μg/cm2。对其进行变温静态吸附(25→40℃，40→25℃)出现了再吸附与脱附的现象。对膜进行BSA过滤，考察渗透通量随时间变化率，发现随改性剂量增加，其渗透通量衰减速率逐渐下降，且稳定渗透通量增大，最大值比纯膜增大了近两倍。对膜进行不同方式的清洗，考察其通量恢复率，发现变温水力清洗与微弱超声相结合带来的通量恢复率最大，当添加量为7 wt.％时，其通量恢复率高达91％，而纯膜仅为39％。膜修正污染指数与污染阻力分析表明纯膜受污染的趋势最大，改性剂的加入使其污染趋势降低。 收起